Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất PCB40, hệ lò quay bằng phương pháp khô, năng suất 1.6 triệu tấn/năm

t tổng: i∑ = 945.29 (Kcal/m3 ) Giả thiết hàm nhiệt tổng i∑ nằm trong giới hạn i1 (ứng với t1) và i2 (ứng với t2) nghĩa là i1 < i∑< i2 sao cho: t1 +100 = t2 và tlt xác định theo công thức: ([1.22] Trang 15- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Giả thiết: t1=2300oC < tlt< t2 =2400 oC Tra bảng phụ lục II và bảng [1.10]- Trang 208- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985), ta có bảng số liệu sau: Bảng 6.3: Hàm nhiệt của các khí ở nhiệt độ khác nhau i(Kcal/m3) 2400(oC) 2300(oC) ico2 224.01 213.6 iso2 14.52 13.859 iN2 655.04 625.48 io2 29.981 28.611 iH2O 50.319 47.831 i∑ 973.87 929.39 Ta nhận thấy: i1∑ = 929.4 < i∑ = 945.31<i2∑ = 973.9 Dùng công thức nội suy xác định nhiệt độ cháy lý thuyết ta tính được: tlt = 2335.8oC Vậy giả thiết trên là đúng: tlt = 2336oC 6.1.6.2. Nhiệt độ cháy thực tế Nhiệt độ thực tế được tính theo công thức: ttt = htt*tlt ([1.28]- Trang 16- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Trong đó: hlt: là hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy, với lò quay sử dụng than bụi, tra bảng [1.9]- Trang 16- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 htt = (0.7÷0.75), chọn: htt = 0.7 ttt = 0.70*2336 = 1635oC Với nhiệt độ thực tế này của dòng khí sẽ đảm bảo tốt cho quá trình nung luyện tạo clinker kết khối tốt. 6.2. Tính toán nhiệt cho tháp trao đổi nhiệt Với năng suất lò như đã tính ở trên, ta chọn hệ cyclone gồm có: 2 nhánh, 2 dòng, 5 bậc và canxiner . Theo tài liệu về cải tiến tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất xi măng - Lò khô, ta chọn Canxiner có kích thước: 5.2x8(m) 6.2.1. Xác định lượng khí từ nguyên liệu thoát ra tính cho 1 kg Clinker * Xác định tổng lượng khí tách ra từ hỗn hợp phối liệu Gp(CO2) = (Gpk*MKN)/100 (kg/kgcl) Với Gpk là lượng nguyên liệu khô thực tế, MKN là lượng mất khi nung. Vậy, ta có: Gp(CO2) = (1.536*35.08)/100 = 0.5387 (kg/kgCl) Thể tích CO2:Vp(CO2) = 0.5387/1.9768 = 0.2725 (m3/kgCl) Với gCO2 = 1.9768(kg/m3) * Xác định lượng khí CO2 tách ra khỏi cyclone bậc I Gp1(CO2) = (Gp(CO2)*y)/100 (kg/kgCl) Mức độ phân giải cacbonat trong cyclone bậc1 theo thực tế tại các nhà máy khoảng: 15÷25%, ta chọn y = 18 % Vậy: Gp1(CO2) = 0.097(kg/kgCl) Vp1(CO2)= 0.049(m3/kgCl) * Xác định lượng khí CO2 thoát ra khỏi lò quay và đầu lò do đá vôi phân giải. Mức độ phân giải cacbonat tại canxiner là mãnh liệt nhất. Nên theo thực tế, ta chọn mức độ phân giải tại canxiner là: 80% * Lượng CO2 thoát ra khỏi canxiner là: Gc(CO2) = Gp(CO2)*0.8 = 0.431(kg/kgCl) Vậy lượng cacbonat bị phân giải ở trong lò là: 100% – 80% – 18% = 2.00% * Vậy Lượng CO2 thoát ra khỏi đầu lò là : Gpo(CO2) = (Gp(CO2)*%CO2)/100 = 0.431(kg/kgCl) Vpo(CO2) = 0.431/1.9768 = 0.218 (m3/kgCl) * Lượng khí CO2 tách ra khỏi lò quay là : Gp01(CO2) = 0.0108 (kg/kgCl) Suy ra: Vp01 (CO2)= 0.0055(m3/kgCl) Vậy lượng khí CO2 thoát ra khỏ lò quay và đầu lò: Gp (CO2) = Gp0 (CO2) + Gp01(CO2) = 0.4418 (kg/kgCl) Thể tích CO2 Vp(CO2) = Vp0 (CO2)+ Vp01 (CO2) = 0.2235 (m3/kgCl) * Lượng hơi nước mà vật liệu mang theo bị tách ra khỏi cyclon bậc V là: Gp1(H2O) = (Gpk*W)/100 = 0.0002(kg/kgCl) Với W là độ ẩm của phối liệu trước khi vào cyclon bậc: W = 1% Suy ra thể tích: Vp1(H2O) = 0.0002(m3/kgCl) GCO2tổng = GCO2pl = 0.5387 (Kg/KgCl) GCO2tổng(tt) = GCO2canxiner + GCO2bậcI +GCO2lò = 0.539(kg/kgCl) Sai số: ((0.539 – 0.5387)/0.539)*100 = 0.000% (thoã mãn ) 6.2.2. Xác định lượng bụi phối liệu đi qua các cyclon tính cho 1 kg Clinker. Tháp trao đổi nhiệt ở đây là tháp có hai nhánh, hai dòng hoàn toàn như nhau. Do đó, ta chỉ tính cho một nhánh. 6.2.2.1. Tính cho cyclon bậc I. Gọi z là mức độ hao tổn bụi phối liệu từ cyclon bậc I đi vào đầu lò do bị khí nóng lò cuốn ra, dựa theo thực tế nhà máy ta chọn: z =15% Vậy, cứ 100 kg bột liệu khô từ cyclon bậc I đưa vào lò thì có 15 kg bụi hay 85 kg bột liệu vào lò. Muốn nung được1 kg Clinker thì phối liệu khô đi vào lò từ cyclon bậc I là: 1 + Gco2 (kg) Gv Gb G1 * Lượng bụi bay theo khói lò vào cyclon bậc I Gb1 = (1+Gp(CO2)).z/(1-z) = 0.2544 (Kg/KgCl) * Lượng bụi lắng trong cyclon bậc I Là tổng lượng hỗn hợp phối liệu khô với lượng bụi theo khói ra khỏi đầu lò vào cyclon bậc I: G1I = 1+ Gp1(CO2) +Gb1 = 1.6962 (Kg/KgCl) Tuy nhiên khi vào cyclon bậc I hỗn hợp phối liệu sẽ được đề cacbonat một phần tạo ra lượng khí CO2 là: Gp1(CO2) = 0.097 (Kg/KgCl) * Vậy tổng lượng khí và bụi trong cyclon bậc I là: 1.7931 (Kg/KgCl) Lượng khí và bụi này sẽ chiếm một thể tích hữu ích của cyclon bậc I Gọi ai là hệ số làm việc hữu ích của cyclon I, với ai = 0.90 * Như vậy tổng lượng bụi phối liệu đưa vào cyclon bậc I là GvI = (G1I +Gp1(CO2) )/ai =1.9924 (Kg/KgCl) * Lượng bụi bị cuốn theo dòng khí ra khỏi cyclon bậc I đi vào gazoxog của cyclon bậc II là: GbI = GvI - (Gp1(CO2) +G1I) = 0.1992 (Kg/KgCl) 6.2.2.2. Tính cho cyclon bậc II * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc II. GI II = GI V - GI b = 1.738 (kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc II . Là lượng bột liệu từ cyclon bậc III đi xuống bậc I bị cuốn vào cyclon bậc II. Ở cyclon bậc II coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc II là: Gọi a2 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a2 = 0.91 GvII = GIII /a2 = 1.9311(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II đi lên phía trên là GbII = GvII –GIII = 0.1931(kg/kgCl) 6.2.2.3. Tính cho cyclon bậc III * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc III Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc II và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc I: GIIII = GvII - GbI =1.7318(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc III Là lượng bột liệu từ cyclon bậc IV xuống II bị cuốn vào cyclon bậc III . Ở cyclon bậc III coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc III là: Gọi a3 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a3 = 0.9 GvIII = GblIII /a3 = 1.9243(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III đi lên phía trên là: GbIII = GvIII - GIIII = 0.1924(kg/kgCl) 6.2.2.4. Tính cho cyclon bậc IV * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc IV Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc III và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II: GIIV= GvIII - GbII = 1.7311(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc IV Là lượng liệu từ cyclon bậc V xuống III bị cuốn vào cyclon bậc IV. Ở cyclon bậc IV coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc IV là: Gọi a4 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a4 = 0.9 GvIV = GIIV /a4 = 1.9235(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc IV đi lên phía trên là: GbIV = GvIV - GblIV = 0.1923(kg/kgCl) 6.2.2.5. Tính cho cyclon bậc V Riêng bậc V ta bố trí hai cyclon để tăng hiệu quả lắng trước khi đưa qua lọc bụi. * Lượng bột liệu lắng trong một cyclon bậc V. Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc IV và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III: GblV = GvIV- GbIII = 1.7311(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc V: là lượng liệu từ phễu cấp liệu xuống cyclon bậc IV bị cuốn vào cyclon bậc V. Ở cyclon bậc IV coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc IV là: Gọi a5 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon V, với a5 = 0.95 GvV = (GIV + GH2Opl )/a5 = 1.8223(kg/kgCl) * Lượng bụi bay ra khỏi một cyclon bậc V theo khói: là hiệu số giữa lượng bụi đưa vào và lượng bụi lắng trong cyclon bậcV. GbV = GvV - ( G1V + GH2Opl) = 0.0911(kg/kgCl) * Lượng bột liệu từ bình bơm cấp cho lò nung ( tính cho một cyclon bậc V ): là hiệu số giữa tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc V với phần bụi từ cyclon bậc IV vào cyclon bậc V: G2V = GvV - GbIV = 1.63(kg/kgCl) * Kiểm tra lại lượng bột liệu từ bình bơm theo công thức: G2V(kt) = (1kg clinker + Gp(CO2) +Gpl(H2O)+ GbV = 1.63(kg/kgCl) Sai số: ((1.63 1.63)/1.63)*100 = 0.000% (thoã mãn ) Bảng 6.3: Dòng vật liệu trong các cyclon (cho một nhánh ) Dòng vật liệu (kg/kgCl) 1 Cyclon 1 Cyclon 1 Cyclon 1 Cyclon 2Cyclon I II III IV V Lượng bụi theo khói thải cyclon phía dưới vào cyclon phía trên. 0.2544 0.1992 0.1931 0.1924 0.1923 Lượng bụi đưa vào các cyclon. 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311 1.6300 Lượng bụi lắng trong cyclon 1.6962 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311 Lượng bụi ra khỏi cyclon theo kênh dẫn đi lên phía trên 0.1992 0.1931 0.1924 0.1923 0.0911 6.3. Tính lượng không khí tiêu tốn đưa vào cho 1 kg clinker. * Chọn hệ số dư không khí ở: + Trong lò: a = 1.1 + Sau canxiner: ao = 1.2 + Sau Cyclone bậc I: aI = 1.3 + Sau Cyclonebậc II: aII = 1.4 + Sau Cyclonebậc III: aIII = 1.5 + Sau Cyclonebậc IV: aIV = 1.6 + Sau Cyclonebậc V: aV = 1.7 + Nhiệt độ của môi trường: to = 24.4oC + Hàm ẩm của không khí: dkk = 0.02(kg ẩm/kgkkk) +Tỷ lệ giữa gió 1 và gió 2 cấp vào để đốt cháy nhiên liệu là: 10% + Lượng không khí bên ngoài lọt vào khớp đầu lò là: 5% + Lượng không khí đưa vào làm lạnh Clinker tính cho 1kg Clinker là: Vll = 1.5 (m3/KgCl) * Gọi X (kg) là lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng để nung 1 kg Clinker, ta có: + Tiêu tốn không khí khô thực tế cho việc đốt nhiên liệu trong lò VB = La*X = 9.3383*X (m3/kgCl) + Lượng không khí lọt qua khe hở đầu lò Vo = 0.05*VB = 0.05 * La * X = 0.4669*X (m3/kgCl) + Lượng không khí bị hút vào phía sau lò dọc kênh dẫn của các Cyclon là: VBk = Lo (aV-a)*X = 4.6692*X (m3/kgCl) Vậy, tổng lượng không khí khô được đưa vào lò là: VT = Vo + VBK + Vll = 1.5 + 3.5583*X +0.3914*X = 1.5 + 6.6361X (m3/kgCl) Lượng không khí ẩm đưa vào lò: Va = VT*(1+ dkk) = (1.5 + 6.6361X )*(1+0.2) = 1.51 + 7.13X (m3/kgCl) 6.4. Cân bằng nhiệt lò quay Dựa vào trang 105- “Thiết kế nhà máy xi măng” – Bùi Văn Chén (1984) * Các số liệu ban đầu: + Nhiệt độ gió 1: tkk1 = 24.4 oC + Nhiệt độ nhiên liệu: tn = 40 oC + Nhiệt độ gió 2: tkk2 = 800 oC + Nhiệt độ phối liệu vào tháp phân giải: 40 oC + Nhiệt dung riêng của nhiên liệu: Cn = 0.4152(kcal/kgđộ) + Nhiệt độ khí thải ra khỏi tháp phân giải: tkl = 310 oC + Nhiệt độ clinker từ lò vào giàn làm lạnh: 1200 oC + Nhiệt độ clinker ra khỏi giàn làm lạnh: 100oC Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh tính cho 1kg clinker theo số liệu thực tế là: + Qua lò quay: 80 (kcal/kgCl) + Qua giàn làm lạnh: 20 (kcal/kgCl) + Qua đầu lò: 5 (kcal/kgCl) + Qua cyclon bậc I đến bậc V lần lượt: 10 + 8 + 6 + 4 + 2 = 30 (kcal/kgCl) Vậy tổng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = 80 + 20 + 5 + 30 = 135 (kcal/kgCl) 6.4.1. Phần nhiệt thu 6.4.1.1. Nhiệt cháy nhiên liệu Q1a = Qt*X = 6985.9*X (kcal/kgCl) 6.4.1.2. Nhiệt lý học của nhiên liệu Q2a = Cn*tn*X = 16.608*X (kcal/kgCl) 6.4.1.3. Hàm nhiệt của không khí ở 24.4oC Q3a = (Va*Ck + dkk*VT*C(H2O))*Tkk1 Ở 27oC theo “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT(1985) Nhiệt dung riêng của không khí: Ckk1 = 0.311(kcal/m3 độ) Nhiệt dung riêng của hơi nước: C(H2O) = 0.3568 (kcal/m3 độ) Vậy : Q3a = 11.646 + 39.875*X (kcal/kgCl) 6.4.1.4. Hàm nhiệt của hỗn hợp phối liệu ở 40 oC Q4a = ( G2V*Cp1 + Gp1(H2O) )*tp1 Với : Cpl = 0.22 (kcal/kg.độ): là tỷ nhiệt của phối liệu Vậy : Q4a = 14.35 (kcal/kgCl) Như vậy ta có tổng nhiệt thu sẽ là: Qa = Q1a + Q2a + Q3a + Q4a = 25.996 + 7042.3*X (kcal/kgCl) 6.4.2. Phần nhiêt chi. 6.4.2.1. Hiệu ứng nhiệt tạo thành Clinker Theo Mazupob, ta có: Q1b = Gpk*(1.08*Al2O3 + 7.08*CaO + 4.06*MgO ) - 68 Với Al2O3, CaO, MgO: là phần trăm các oxyt lấy ở phối liệu Gpk: là lượng tiêu hao nguyên liệu khô theo thực tế: 1.5356 (T) Vậy: Q1b = 432.61 (kcal/kgCl) 6.4.2.2. Nhiệt tiêu tốn để làm bay hơi ẩm phối liệu Q2b = 597* Gp1(H2O) Với: 597 là nhiệt bốc hơi ẩm ở 100oC (Kcal/Kg ẩm), theo trang186- “Thiết kế nhà máy xi măng”- Bùi Văn Chén- Năm 1984 Vậy : Q2b = 0.0926 (kcal/kgCl) 6.4.2.3. Nhiệt mất mát theo khói lò ra ngoài Q3b = [(V(CO2)*C(CO2) + V(SO2)*C(SO2) + V(N2)*C(N2) + V(O2)*C(O2) + V(H2O)*C(H2O))*X +Vp(CO2)*C(CO2) +Vp1(H2O)*C(H2O)]*tkl Với V(CO2), V(SO2), V(H2O), V(N2), V(O2): là thể tích khí thải, ở nhiệt độ khí thải là 310oC theo [Phụ lục II]- Trang 208- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT(1985), ta có nhiệt dung riêng các khí như sau: C(CO2) = 0.2535(kcal/m3độ) C(O2) = 0.238 (kcal/m3độ) C(SO2) = 0.438(kcal/m3độ) C(H2O) = 0.481 (kcal/m3độ) C(N2) = 0.2556(kcal/m3độ) Ckk = 0.25 (kcal/m3độ) Vậy: Q3b = 1167*X + 21.445 (kcal/kgCl) 6.4.2.4. Nhiệt tiêu hao do bụi khói thải ra Q4b = GbV *tkt*Cb = 7.152 (kcal/kgCl) Với Cb: là nhiệt dung riêng của bụi, Cb = 0.2532 (kcal/kgđộ) 6.4.2.5. Nhiệt hao tổn do Clinker mang ra Q5b = Cc*tc = 18.8 (kcal/kgCl) Với Cc: nhiệt dung riêng của clinker, Cc = 0.188 (kcal/kg.độ) 6.4.2.6. Nhiệt tổn thất ra môi trường Q6b = 135 (kcal/kgCl) Vậy tổng nhiệt chi sẽ là: Qb = Q1b + Q2b + Q3b + Q4b + Q5b + Q6b Qb = 615.1 + 1167*X (kcal/kgCl) Và : Qa = 25.996 + 7042.3*X (kcal/kgCl) Ta có tổng nhiệt thu vào sẽ bằng tổng nhiệt chi vậy ta có phương trình: Qa = Qb Giải phương trình trên ta sẽ có được lượng nhiên liệu tiêu tốn cho 1kg clinker X = 0.1003 (kg than/kgCl) Sai số: 4.05% (chấp nhận) Vậy nhiệt tiêu hao riêng tính cho 1 Kg Clinker là: q = Qt*X = 700.46 (kcal/kgCl) Tiêu hao nhiên liệu tính cho hệ thống lò trong 1 giờ: B = Go*1000*X = 16711(kg/h) Theo (bảng [2.6]- Trang 20- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân 2007), thì nhiệt tiêu tốn riêng của lò quay phương pháp khô <800 (Kcal/kgCl). Đối với lò đã chọn thì nhiệt tiêu tốn riêng là: 730 ( Kcal/kgCl) là phù hợp với thực tế nên ta chấp nhận các phép tính trên (Với sai số: 4.05% ) Như vậy ta có bảng cân bằng nhiệt cho hệ thống lò như sau: Bảng 6.5: Bảng cân bằng nhiệt cho hệ thống lò Nhiệt thu kcal/kgCl % Nhiệt chi kcal/kgCl % Nhiệt cháy nhiên liệu 700.46 95.68 Nhiệt tạo Clinker 432.61 59.09 Nhiệt lý học của nhiên liệu 1.67 0.23 Nhiệt bốc hơi ẩm 0.0926 0.01 Hàm nhiệt của không khí ở 24.4oC 15.64 2.14 Nhiệt theo khí thải 138.5 18.91 Nhiệt theo bụi 7.1520 0.98 Hàm nhiệt của phối liệu 14.35 1.96 Nhiệt theo Clinker ra 18.80 2.57 Nhiệt tổn thất ra mt 135.0 18.44 Tổng 732.12 100.00 Tổng 732.1 100.00 6.5. Tiêu hao không khí do đốt cháy nhiên liệu và dòng khí các cyclon với 1 kg clinker. 6.5.1. Tiêu hao không khí 6.5.1.1. Để đốt cháy nhiên liệu VB = La*X = 0.95(m3/KgCl) 6.5.1.2. Không khí sơ cấp VB1 = k*VB = 10%*0.95 = 0.095(m3/KgCl) 6.5.1.3. Không khí lọt qua đầu lò VBo = 0.05*VB = 0.05*0.95 = 0.0475(m3/KgCl) 6.5.1.4. Không khí lọt qua các khe dẫn của cyclon VBk = Lo(aV-a)*X = 0.475(m3/KgCl ) 6.5.1.5. Không khí thứ cấp cấp cho béc đốt . VB2 = VB -VB1-VBo = 0.8075(m3/KgCl) 6.5.1.6. Trị số lọt khí trong mỗi thiết bị cyclon Là số lượng khí giống nhau bị hút vào mỗi bậc cyclon và vào phòng khói Vp = (VBk*(aV - aIV)) / (aV - a ) = 0.0792(m3/KgCl) 6.5.1.7. Không khí làm nguội clinker được lấy ra Vd = Vll - VB2 = 0.5975 (m3/KgCl) 6.5.2. Dòng khí ra khỏi cyclon, canxiner và thoát khỏi lò quay 6.5.2.1. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc V V5 (CO2) = V(CO2)*X + Vp(CO2) = 0.427(m3/KgCl) V5(N2) = V(N2)*X = 0.7512(m3/KgCl) Lượng không khí khô dư là: Vkk5 = Lo*X(a*V – 1) = 0.5542(m3/KgCl) V5(H2O) = V(H2O)*X +Vpl(H2O) + Vkk5 *dkk = 0.0736(m3/KgCl) V5(SO2) = V(SO2)* X = 0.0104(m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc V: V5 = V5(CO2) + V5(N2) + V5(H2O) + V5(SO2) +V5kk = 1.8164 (m3/KgCl) 6.5.2.2. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc IV * Lượng CO2, SO2, N2, cũng như cyclon bậc V. * Lượng không khí khô dư: V4kk = V5kk -V p = 0.475(m3/KgCl) * Lượng hơi nước: V4(H2O) = V5(H2O)-Vp1(H2O)- Vp*dkk = 0.0528(m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc IV: V4 = 1.7164 (m3/KgCl) 6.5.2.3. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc III * Lượng CO2, SO2, N2, như cyclon bậc V * Lượng không khí khô dư: V3kk = V4kk -V p = 0.3958 (m3/KgCl) * Lượng hơi nước: V3(H2O) = V4(H2O) - Vp*dkk = 0.0512 (m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc III: V3 = 1.6356 (m3/KgCl) 6.5.2.4. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc II * Lượng CO2, SO2, H2O, N2, cũng như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau cyclon bậc II V2 = 1.5548(m3/KgCl) 6.5.2.5. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc I * Lượng CO2, SO2, H2O, N2, cũng như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau cyclon bậc I V1 = 1.4741 (m3/KgCl) 6.5.2.6. Dòng khí ra khỏi canxiner Tại canxiner, ta bố trí hệ thống béc đốt phụ. Theo kinh nghiệm thực tế thì lượng than tiêu tốn ở béc đốt phụ là: 50÷60% + béc đốt phụ là: 55.0% + béc đốt chính là: 45.0% * Lượng than tiêu hao ở béc đốt phụ: Suy ra: X2 = (55/100)*0.104 = 0.057(kg than/KgCl) Vo(CO2) = V1(CO2) - 0.18*Vp1(CO2) = 0.4181 (m3/KgCl) Với Vp1(CO2) là lượng CO2 thoát ra ở cyclon bậc I do sự phân giải cacbonat với mức độ phân giải là: 18% * Lượng không khí khô dư: Vokk = V1kk - Vp = 0.1583(m3/KgCl) * Lượng hơi nước: Vo(H2O) = V1(H2O) - Vp.dkk = 0.0464(m3/KgCl) * Lượng SO2 và N2 như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau Canxiner V0 = V0(CO2) + V0(N2) + V0(H2O) + V0(SO2) +V0kk V0 = 1.3845 (m3/KgCl) 6.5.2.7. Dòng khí thoát ra khỏi lò * Lượng than tiêu hao ở béc đốt chính: Suy ra : X1 = 45/100*0.104 = 0.047(kg than/KgCl) V lCO2 = 0.45VCO2*X1 + 0.02V p CO2= 0.0739(m3/KgCl) Vlkk = Vd + Lo*X(a-1)0.45 = 0.972(m3/KgCl) V l SO2 = 0.45VSO2*X1 = 0.1021*0.03969 = 0.0046(m3/KgCl) VlN2 = 0.45VN2*X1 = 0.3332(m3/KgCl) VlH2O = 0.45VH2O*X1 + (Vll- Vd)dkk = 0.0376(m3/KgCl) Tổng: Vl = 1.4214 (m3/KgCl) Bảng 6.5: Các dòng khí thoát ra khỏi lò quay và cyclon bậc I, II, III, IV,V (trong cả hai nhánh của tháp trao đổi nhiệt ) Lượng khí ra khỏi Lò quay Canxiner Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon I II III IV V CO2 0.074 0.4181 0.4270 0.4270 0.4270 0.4270 0.4270 SO2 0.00 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 H2O 0.04 0.0464 0.0480 0.0496 0.0512 0.0528 0.0736 N2 0.33 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 Không khí dư 0.97 0.1583 0.2375 0.3167 0.3958 0.4750 0.5542 Tổng 1.42 1.3845 1.4741 1.5548 1.6356 1.7164 1.8164 CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG THÁP PHÂN GIẢI Mục đích: nhằm xác định nhiệt độ của khói thoát ra khỏi các cyclon trao đổi nhiệt, buồng khói và lò quay. Tháp trao đổi nhiệt ở đây là tháp gồm có hai nhánh, hai dòng, có canxiner 7.1. Cân bằng nhiệt cho hệ cyclon bậc V (gồm bốn cyclon). Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc IV. 7.1.1. Nhiệt chi. 7.1.1.1. Nhiệt bay hơi ẩm: q51c = Q2b = 0.0926 (kcal/kgCl) 7.1.1.2. Nhiệt mất mát ra môi trường q52c = 2 (kcal/kgCl) 7.1.1.3. Nhiệt do khói và bụi mang ra: q53c = Q3b + Q4b = 145.61(kcal/kgCl) 7.1.1.4.Nhiệt cấp cho liệu lắng trong cyclon bậcV từ nhiệt độ ban đầu đến khí thải Nhiệt độ của bụi phối liệu trong cyclon bậc V lấy bằng khí thải: tkt = 310oC([6.4]- Cân bằng nhiệt lò quay- Phần 6: “Tính toán phân xưởng lò nung” ) Vậy: q54c = GV1*Cp1*tkt = 135.88 (kcal/kgCl) Cpl = 0.253 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q5c = q51c + q52c + q53c + q54c = 283.58 (kcal/kgCl) 7.1.2. Nhiệt thu. 7.1.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclone bậc V q51t=C(H2O)*tkk*(V5kk- V4kk)+Vp*dkk *C(H2O)*tkk = 0.60 (kcal/kgCl) 7.1.2.2. Nhiệt của phối liệu và bụi quay trở lại q52t = Q4a + GVb*Cpl*t5pl = 15.27 (kcal/kgCl) 7.1.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc IV đi lên vào cyclon bậc V là: q53t (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt thu: q5t = q51t + q52t + q53t = 15.88 +q53t (kcal/kgCl) -Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi: q5c = q5t Vậy : q53t = 267.71(kcal/kgCl) - Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc IV và vào bậc V bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi đó có nhiệt độ 300oC÷400oC. Ta có tỷ nhiệt của các khí và bụi như bảng sau: Bảng 7.1: Bảng tỷ nhiệt của các khí và bụi. t (oC) CO2 SO2 H2O N2 O2 Phối liệu 300 0.4469 0.468 0.3684 0.3122 0.324 0.2532 400 0.4628 0.482 0.3739 0.3146 0.3291 0.2532 500 0.4769 0.495 0.3796 0.3173 0.3207 0.2532 600 0.4895 0.505 0.3856 0.3203 0.3241 0.2532 700 0.5008 0.514 0.392 0.3235 0.3275 0.238 800 0.511 0.522 0.3985 0.3266 0.3307 0.238 900 0.5204 0.529 0.405 0.3297 0.336 0.238 1000 0.5288 0.535 0.4115 0.3325 0.3367 0.246 1100 0.5363 0.54 0.418 0.3354 0.3396 0.246 1200 0.5433 0.544 0.4244 0.338 0.342 0.246 Trong đó: C: của chất khí tính theo (kcal/m3độ), tra ở phụ lục II- Trang 206- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập1, riêng C của phối liệu thì ta tính theo (kcal/kg độ). Với: Cpl = (753.5 +0.25*(9 / 5tpl + 32)/4186.8) (kcal/kg độ) ([1.49]- Trang 153- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất”- Tập 1) Mà: q3t = (V(CO2)*C(CO2)+V(SO2)*C(SO2)+V(H2O)*C(H2O)+V(N2)*C(N2)+V(O2)*C(O2) +GbIv*Cpl)*t Vậy : q3t1 = 205.68 (kcal/kgCl) q3t2 = 279.02 (kcal/kgCl) Dùng công thức nội suy, ta có: t4k = (t2 - t1)/ (q3t2 – q3t1)* (q33t – q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc IV là: t4k = 305 oC 7.2. Cân bằng nhiệt lượng cho cyclone bậc IV Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc III 7.2.1. Nhiệt chi 7.2.1.1. Nhiệt của khói và bụi thoát khỏi cyclon bậc IV q41c = q53t = 267.71(kcal/kgCl) 7.2.1.2. Nhiệt mất mát ra môi trường q42c = 4 (kcal/kgCl) 7.2.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc IV q43c = G1IV*Cpl *t4k = 133.8 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q4c = q41c + q42c + q43c = 405.58 (kcal/kgCl) 7.2.2. Nhiệt thu 7.2.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc IV q41t = Vp *tkk *(Ckk +dkk*C(H2O)) q41t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.2.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc V bị cuốn vào cyclon bậc IV q42t = (GvIV- GbIII) *Cpl* t4kl = 135.88 (kcal/kgCl) 7.2.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc III đi lên và vào cyclon bậc IV là : q43t * Tổng nhiệt thu: q4t = q41t + q42t + q43t = 136.49 + q43t (cal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q4c = q4t Ta có: q43t = 269.1 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc III và vào cyclon bậc IV bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 400oC ÷500oC, theo bảng 7.1, ta có: q3t1 = 265.49 (kcal/kgCl) q3t2 = 334.11 (kcal/kgCl) t3k = (q3t - q3t1).(t2 -t1)/(q3t2 -q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc III là: t3k = 485.25 oC 7.3. Cân bằng nhiệt cho cyclon bậc III Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc II 7.3.1.Nhiệt chi 7.3.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi cyclon bậc III q31c = q43t = 269.1 (kcal/kgCl) 7.3.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q32c = 6 (kcal/kgCl) 7.3.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc III q33c = G1III* C3pl*t3k = 212.78 (kcal/kgCl) C3pl = 0.26 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q3c = q31c + q32c + q33c = 487.9 (kcal/kgCl) 7.3.2. Nhiệt thu 7.3.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc III q31t = Vp* tkk* (Ckk +dkk*C(H2O)) = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.3.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc IV đi xuống bị cuốn vào cyclon bậc III. q32t = (GVIII – GbIII) Cpl * t3kl =186.75 (kcal/kgCl) 7.3.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc II vào đi lên và vào cyclon bậc III là: q33t * Tổng nhiệt thu: q3t = q31t + q32t + q33t = 187.37 + q33t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q3c = q3t Ta có: q33t = 300.51 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc II và vào cyclon bậc III bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 500oC ÷600oC, theo bảng 7.1, ta có: q3t1 = 321.2 (kcal/kgCl) q3t2 = 391.07 (kcal/kgCl) t2k = (q3t - q3t1)*(t2 -t1) / (q3t2 - q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc II là: t2k = 729.6oC 7.4. Cân bằng nhiệt cho cyclone bậc II. Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc I. 7.4.1. Nhiệt chi. 7.4.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi cyclon bậc II q21c = q33t = 300.5 (kcal/kgCl) 7.4.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q22c = 8 (kcal/kgCl) 7.4.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc II. q23 = GblII *C2pl *t2k = 321.06 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi q3c = q31c + q32c + q33c = 629.6 (kcal/kgCl) 7.4.2. Nhiệt thu. 7.4.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc II q21t = Vp* tkk* (Ckk +dkk*C(H2O)) q21t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.4.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc III theo khói vào cyclon bậc II. q22t = (GVII – GbI) Cpl * t2kl = 252.71 (kcal/kgCl) 7.4.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc I đi lên vàocyclon bậc II là: q23t * Tổng nhiệt thu: q2t = q21t + q22t + q23t = 253.32 + q23t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q2c = q2t Ta có : q33t = 376.3 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc I đi lên và vào cyclon bậc II bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 600oC ÷700oC theo bảng 7.1, ta có : q2t1 = 313.53 (kcal/kgCl) q2t2 = 379.65 (k